Газдарда өтіп жатқан барлық процестер

Газдарда өтіп жатқан барлық процестерде аса маңызды ролді молекулалар-дың арасында өтіп жататын соқтығысу процестері атқарады. Осы соктығысу-лардың арқасында газда молекулалардың жылдамдықтар бойынша максвелдік тепе-теңдік таралуы қалыптасады. Жалпы алғанда соқтығысулар газдың теле-тендікке өтуІн қамтамасыз ететін негізгі механизм болып табылады.

7.1. Молекулалық козғалыс  және тасымалдау қүбылыстары 

 Газ молекулаларының  жылдамдықтарын кинетикалық теорияның 

 негізгі тендеуІнен  табу молекулалардың жылдамдықтары  үшін ете үлкен мәндер береді. Бөлме температурасында оттегі  молекулалары үшін олар 500 м/с және сутегі молекулалары үшін 1800 м/с болып шығады. Бір қарағанда бүл мәндер өте үлкен секілді және көптеген көз үйренген белгілі деректерге кайшы келетін секілді.

 Мысалы, тепе-теңдік күйде газ температурасы ол алып түрған көлемнін барлық беліктерінде бірдей болады. Бүл дегеніміз бөлшектердің кинетика-лык энергиясы газдың барлық жерлерінде де бірдей деген соз. Егер де газдын бір бөлігін кандай да бір тәсілмен қыздырсақ, онда тепе-теңдік бүзылады. Егерде осыдан кейін газды өз бетінше калдырсақ, белігілі бір уақыттан кейін газдағы тепе-теңдік қайтадан калпына келеді - температура қайтадан бар-лык беліктерде де бірдей болады. Температураның теңгерісуінің молекулалардың тынымсыз қозғалысының арқасында орнайтындығы анық. Газдын ыстығырак белігінде жедел молекулалар мүндай молекулалар азырақ болатын жерлерге үмтылады да, осының арқасында олардың саны орташа есеппен барлық жерлерде бірдей болып шыгады.

 Осымен бір мезгілде қыздырылған облысқа да молекулалардық орын ауыс-тыратындығы анык, сөйтіп бірлік колемдегі молекулалар саны қыздырылған да, қыздырылмаған да облыстарда бірдей болады (демек, қысым да бірдей болады). Газдын, энергиясы жогарырак жерлерден энергиясы төменірек жер¬лерге энергияньщ тасымалдануы өтіп жатады. Бүл процесс жылуөткізгіштік

 деп аталады. 

 Молекулалардың жылдамдыктары  оте зор болатындықтан, температура-ның  теңесуі өте жылдам өтуі тиіс  секілді. Бірақ, төжірибелер көрсеткендей, газдардың жылуөткізгіштігі өте төмен болады; егер газдың бір бөлігінің тем¬пературасы жоғарырақ болса, онда температура газдың барлық бөлігінде тең-герісемін дегенше бірталай уақыт өтеді.

 Тағы бір мысал. Егер кайсы-бір көлемді алып түрған газга, газ алып түрған көлемнін барлык бөлігінде қоспаның концентрациясы оның баска бөлікгеріне Караганда артыгырак болатындай етіп басқа бір газды қоссақ, онда төжірибе көрсеткендей, кандай да бір уақыттан кейін қоспа барлык жерлерге таралып, газ қоспасы біртекті болып шығады. Концентрациянын бүлайша тенгерілуі қоспа молекулаларының оның концентрациясы артығырақ жерлерден оның юнцентрациясы азырак жерлерге орын ауыстыруы нәтижесінде болатындығы анық және бүл қүбылыс диффузия деп аталады. Қоспа молекулалары тастал нвткен жерлерге баска молекулалар келеді де, газ қысымы бүл жерде де өзгеріссіз қалады. Бар болтаны араласқан газдың.массасының тасымалдануы өтеді,

 Бүл процесс те молекулалардың  козғалысының арқасында өтетін  болған-дықтан және бүл молекулалардың  козғалыс жылдамдықтарының өте  жоға-ры болатындығы арқасында  диффузия оте жедел өтіп, газ концентрациясы тез арада теқесуі тиіс секілді. Бірақ, тәжірибе корсеткендей, атмосфералық қысым кезІнде диффузия дегеніміз өте баяу процесс болады, өйткені газдың қозғалысы жоқ кезде газдың араласуы тәуліктер бойы созылады.

 Ақыры, газдыңтепе-теңдігі  оның бір бөлігінің ағу жылдамдығының оның басқа бөліктерінің ағыс жылдамдыктарынан артық болуынан да бүзыла ала-ДЫ. Бүл жағдайда да жеделірек козғалатын молеқулалардың импульстерінің газдыц баяуырақ агатын бөліктеріне тасымалдануы арқасында белгілі уакыт өткеннен кейін газдың барлық бөліктерінің де ағыс жылдамдыктары теңгер-іседі. Бүл қүбылыс ішкі уйкеліс немесе түтқырлық деп аталады. Бүл ретте де

 газ ағысының жылдамдықтарының  тенгерісуі молекулалардың жылульп  қозғалысы арқасында етеді. Төжірибе көрсеткендей, молекулаларды* өздерінің қозғалыс жылдамдықтары жоғары болса да, теңгерісу лроцесіні* өте баяу өтетіндігін көрсетеді.

 Осы аталған үш жағдайларда  да тасымалдану қүбылыстары молекулалар-дың  жедел қозғалыстарының аркасында өтетін болса да, олар неліктен соншалықты басу өтеді?

 Мүндай үйлесімсіздіктің  себебі-бұл күбылыстарда тепе-теңдіктің орнауында басты ролдІ молекулалардың жылдамдықтары ғана емес, молекулалардың арасындағы соқтығысулар да атқарадьі, осы соқтығысулар молекулалардың емін-еркін қозғалуына кедергі жасайды.

 Байырғы қысым кезінде  де газдарға тән болатын олардағы  молекулалардың сансыз коп болуы  молекулалардын, озара әрекеттеспей  жол отуіне мүмкіндік бермейді, олар өзара соқтығысады, осының  арқасында олардыц қозғалыс ба-ғыттары үнемі өзгеріп отырады. Молекулалардың өзара соқтығысулары дегеніміз - молекулалардың өзара әрекеттесуінің нәтижесі болып табылады.

 Біз бүл жерде соқтығысулардың  басқа нәтижелеріне назар аудармай, тек осы соқтығсулар кезівде  молекулалардың қозғалыс бағыттарын езгертуіне ғана тоқталамыз. Мүндай процесті молекулалардың шашырауы деп атайдьг. Молекулалардың қозғалыс бағытының өзгеруі олардың озара әрекетгесу күштерінен туады, ал бүл күштер молекулалар бір-біріне жанасарлықтай жақындасқан кездерде ғана мүмкін болады. Молекуланың өзінің қозғалыс бағытын басқа бір молекуланын. әсерінен жеткілікті бүрышка езгертуін мо-лекулалардың соңтыгысулары деп атайтын боламыз.

 Екі биллярд шарының  соқтығысуын қарастырайық. Соқтығысудың  нөти-жесінде шарлардың бастапқы  қозғалыс бағыттары езгереді. Әрбір шардың радиусының олар тікелей жанасып түрған кездегі олардың центрлерінің ара

 қашыктығының тең жартысына  тең болатындығы анық (сурет). Дәл  осы тәрізді біз мо-лекуланың радиусы деп оның өзінің центрі мен бағытын өзгертуге мәжбүр еткен екіншІ молекуланың центрінің ара қашықтығының жартысын түсінетін боламыз. Бүл жерде біздін молекулаларды қатты шарлар түрінде карастыратындығымыз аиық. Жуықтап алғ-анда осьглай деп алуға болатындығы хақ.

7.2. Молекулалардың орташа  соқтығысулар саиы және еркін ету жолының орташа үзындығы

 Газды әлі де идеал  деп санаймыз, яғни оның молекулаларының  арасында соқтығысулардан басқа  өзара әрекеттесулер жоқ, баска  күштердің өсері жоқ, сондықтан  олар соқтығысулар арасында бірқалыпты жөне түзу сызыкты қозғалады. Соқтығысу мезетінде молекуланың қозғалыс бағыты өзгереді және ол одан әрі тағы да бірқалыпты және түзусызықты қозғалады. Газдағы моле-куланьщ қозғалыс траекториясы сынық сызық тәрізді болады (сурет). Молекуланың іргелес екі соқтығысулар арасында өтетін қашықтығы еркін жүру ұзындығы деп аталады.

 Газдағы молекулалардың  саны орасан зор болатыидықтан,  соктығсуларды біркальшты түрде  өтеді деп айта алмаймыз, молекулалардың  сынық сызықты траекгориясының  түзу сызықты бөліктері де сондықтан түрліше болады. Сондықтан да біз үшін маңыздысы еркін өту жолының орташа үзындығы.

 Дәл осы төрізді молекулалардын бірлік уақытгағы соқтысупар саны да түрліше болады, сондықтан бұл шаманың да тек орташа мөні жайлы ғана айтатын боламыз.

 Өзара байланысты осы  екі шама - орташа еркін өту  жолы мен бірлІк уақыт-тағы  орташа соқтығысулар саны - газ молекулаларының соқтығысу про-цесінің басты сипаттамалары болып табылады. Жоғарыда аталып кеткен та-сымалдау қүбылыстарының жедел өтуіне кеселін тигізетін міне, осы молеку-лалар арасындағы соқтығысулар саны болып табылады. Молекуланың газ көлемінің берілген екі нүктесінің арасында жүріп өтетін жолы соқтығысулар санына тәуелді болады. суретген көріп отырғаңдай, молекуланың А жөне В нүктелерінің арасында жүріп өткен жолы оларды қосып түрған АВ түзуден көш үлкен болады.

 Газ молекуласының  бірлік уақыт ішінде бастан  өткеретін соқытығысула-рының орташа  санын былайша жеңіл есептеп  шығаруға болады. Молекула-ларды радиусы г болатын серпімді қатты шариктер деп есептейтін боламыз. Молекулалардың біреуі, бөлшектері көлем бойынша, өрбір куб сантиметріне п молекулалардан келетіндей, біркелкі таралган газ ішіңде. түзу қозғалып келе жатсыл. Әуелі қарастырылып отырған молекуладан басқа молекулалардың барлығы ды тыныштықта деп алайық. Сонда, біздің қозғалыстағы жалғыз молекуламыз 1с ішінде өзінің V орташа жылдамдығына тең болатын жол

 Молекуланың түзусызықты  қозғала алмайтындығы белгілі, себебі ол ба-сқа молекулалармен соктығысады ғой. Молекуланың қозғалыс жолы сынық сызық болады. Бірақ бүл есептеу нәтижелеріне әсер етпейді, себебі біз молекуланы түзу сызықты қозғалады

 Жалғыз молекула емес, газдың барлық молекулаларының  қозғалыста болатындығын ескеру керек. Бүл үшін і үшін жазылған өрнекке молекуланың ыдыстың қабырғасымен салыстырғандағы абсо-люттік жыламдығы емес, оиың өзі соқтығысатын молекулаларьша қатысты анықталған салыстырмалы жылдамдығы кіру керек. Максвелдің молекулалардың жылдамдықтар

 Газдың барлық молекулаларының  бірлік уакытта өтетін барлық  соқтығы-суларын табу үшін 7 шамасын газдағы барлық молекулалардың N санына көбейту керек. Бірақ әрбір соқтығысуға бір мезгілде екі молекула қатысатын болғандықтан (бір мезгілде үш және одан да кеп молекулалардың соқтығы-суы сирек кездеседі), бүл санды екіге болу керек, өйтпесе орбір соқтығысуды екі дүркін есептеуге тура келер еді). Демек, # молекулалардан түратын газдағы соқтығысулардың толық саны

 Сонымен, газдың бірлік  көлемдегі әрбір секунд сайын өтіп жатқан соқтығысулардың саны

 мүндағы n-бірлік көлемдегі молекулалар саны.

 Бір молекуланың бірлік уақыттағы соқтығысулар санын біле отырып, ор-таша еркін өту жолында жеңіп есептеп шығаруға болады.

 осыдан 

/уақыттамолекула м шамасына  тең қайсы-бір сынық-сынықжолжүреді. Осы жолдағы сынықтардың саны соқтығысулардың санына тең болады, се-бебі әрбір сынық соқтығысулардың өсерінен болады. Еркін өтудің орташа үзындығы, яғни соқтығысулар арасындағы түз сызық кесіндінің орташа үзын-дығы X молекуланың жүріп өткен жолының оның осы жолда өткерген со-қтығысуларының санына қатынасына тең болады;

 Молекуланың еркін  жүріп өту жолы молекулалардың  бірлік көлемдегі санына кері пропорционал екен, демек, газдың қысымына кері пропорционал болады.

 Сондықтан 

 Сонда молекуланың  бірлік уақыттағы соқтығысулардың орташа саны үшін мына өрнекке келеміз:

 деп жаза аламыз.

немесе, біз молекулаларды  шариктер деп есептегендіктен,

Газдың барлық молекулаларынын, бірлік уақытта өтетін барлық соқтығы-суларын табу үшін 2. шамасын газдағы барлық молекулалардың N санына кебейту керек. Бірақ әрбір соқтығысуға бір мезгілде екі молекула қатысатын болғандыктан (бір мезгілде үш және одан да көп молекулалардың соқтыгы-суы сирек кездеседі), бүл санды екіге бөлу керек, әйтпесе өрбір соқтығысуды екі дуркін есептеуге тура келер еді). Демек, N молекулалардан түратын газ-паты соқтығысулардың толык саны

Сонымен, газдың бірлік көлемдегі әрбір секунд сайын өтіп жатқан со-қтығысулардың саны  мүндағы и-бІрлІк көлемдегі молекулалар саны., Бір молекуланың бірлік уақыттағы соқтығысулар санын біле отырып, орташа еркін ету жолында жеңіл есептеп шығаруға болады.

 ■ (уақыттамолекула гі шамасына тең қайсы-бір сынық-сынықжолжүреді.Осы жолдағы сынықтардың саны соқтығысулардың санына тең болады, себебі өрбір сынық соқтығысулардың әсерінен болады. Еркін отудін орташа үзындығы, яғни соқтығысулар арасындағы түз сызық кесіндінің орташа үзындығы X молекуланың жүріп өткен жолының оның осы жолда өткерген соқгығысуларының санына қатынасына тең болады;  иемесе Z орнына өрнектегі оның мәнін қойсақ, онда:

(7.4) өрнектен көріп отырғанымыздай, молекуланың еркін жүріп өту  жолы Молекулалардың бірлік көлемдегі санына кері пропорционал екен, демек, газдың қысымына кері пропорционал болады.

7.3.Газдардағы диффузия 

 Диффузия деп бір-бІріне жанасқан екі немесе бірнеше заттардың бір-бірлеріне өту процесі аталады. Газдағы диффузия егер газдың қүрамы біртекті болмаса, яғни ол екі немесе бірнеше компонентгерден түрып, олардың концентрациясы нүктеден нүктеге өткенде озгеріп отыратын болса, пайда бола-ды. Диффузия процесі дегеніміз газ коспасының өрбір компонентінің газ көлемінің оның концентрациясы артығырақ болатын бөліктерінен концентрациясы азырақ болатын беліктеріне, яғни концентрацияның түсу бағытында өтуі болып табылады.

 Қайсы-бір компоненттің концентрациялардың айырымынын, әсерінен пайда болатын орын ауыстыруы осы компоненттің диффузиялық ағыны деп аталады. Ол, бірлік уақытта диффузия ағыны бағытына перпендикуляр болатын бірлік аудан арқылы өтіп жатқан диффузияланатын компонентгІң мелшерімен өлшенеді.

 Диффузиялық ағынды масса бірліыгерімен өрнектеуте болады. Оның түрліше өлшеу системаларындағы бірліктері; кгЫ2.с; гісм1. с; мопь!см2.с және т. с.

 Концентрациялардың айырымы  болатын кезде пайда болатын  диффузия-лық ағын концентрацияның  теңгерісуіне әкеліп тірейді, яғни осы ағынды ту-дырған концентрацішлар айырымын азайтады. Біртекті емес қоспа өз бетін-ше қалған кезде ол уақыт өте, диффузиянын, арқасында, біртекті күйге келедІ (газдар араласады).

 Жүйені сипаттайтын  параметрлері уақыт бойынша өзгеріп отыратын кез-келген процесс стиционарлыц емес прицесс деп аталады. Стационарлық процесс кезінде жүйені сипаттайтын шамалар уақыт бойынша өзгеріссіз қалады. Концентрацияларды теңгерістіруге жетектейтін, яғни концентрациялардың айырымын өзгертуге әкелетін диффузия стационарлық емес диффузия болып табылады. Негізінен стационарлық емес диффузиямен істес болуға тура келеді.

 Диффузняның негізгі  заңы (Фик заңы). ТөжІрибе корсеткендей, қайсы-бір компоненттің диффузиялық ағыны осы компоненттің концераци-ясының кері таңбамен алынған градиентінс пропорционал болады (Фик заңы). Координадтарға тәуелді болатын қайсы-бір С (скаляр) шаманың градиенті деп осы шаманың ксңістіктегі өзгеріс жылдамдығын сипаттайтын вектор ата-лады. Бүл вектор С7 шамасының ең тез артатын жағына бағытталады және сан мәні жағынан осы артудың тездігіне тең болады.

 яғни G шамасының бірлік  үзындыққа келетін өзгерісі.

 шамасы аталады. Диффузияпың  негізгі заңы (Фик заңы) онда былайша  жазылады:

 Егер біз қарастырып  отырган ғаз қоспасы компонентінің  ц концентрация-сы л- өсі бойында  өзегеретін болса (басқа бағыттарда өзгеріссіз, бірдей), онда д концентрацияның градиенті деп

 мүндағы /- қарастырылып  отырған юэмпоненттің .х өсі бағытындағы диф-фузия ағыиы. (7.6) өрнектің оң жағындағы теріс таңба диффузиялық ағын-ның концентрацияның азаятын жағына бағытталатындығын көрсетеді. (7.6) тендеудегі шэффициент диффузия коэффициенті деп аталады. Оның сан мэні концентрация градиенті бірге тең болған кездегі диффузиялық ағынға тен болады. Оның СИ- дегі өлшем бірілігі мУс.

 Ал егер М массасы орнында бөлшектер саны болатын болса, онда:

 Егер диффузияланатын  компонентті оның бір секунд ішінде бірлік аудан арқылы отіп жатқан Ммассасы арқылы белгілейтІн болсақ, онда д концент-рация компонеттің парциалдык тығыздығына айналады:

 Стационарлық диффузия  кезінде концентрация градиенті  өзгеріссіз қала-ды. Сондықтан диффузиялык ағын да өзгеріссіз қалады. Стационарлық емес диффузия кезінде концентраиия градиенті езгереді (концентрациялар теңге-ріседі). Осыған сәйкес диффузиялық ағын да уақыт бойынша өзгереді.

 Енді стационарлык  диффузия үшін диффузия коэффициентін  есептеп шығарайық. Жоғарыда біз  кинстикалық теорияның комегімен  газдардағы диффузия процесінің  баяу өту себебін сапалық түрде  түсіндірген болатын-быз. Осындай  сапалық түсініктсмемен қатар  кинетикалық теорня диффузия 

 коэффициентІн сандық  есептеулерге де мүмкіндік береді, оны біз молекула-лық шамалар  арқылы, молекулалардың еркін өту  жолының үзындығы және олардың  жылулық қозғалысының жылдамдықтары аркылы өрнектей аламыз. Газ қоспасы бар ыдыстағыХесіне перпендикуляр орналасқан і ауданшаны қара-стырайық (7.5-сурет). Хөсі бойында кон центрациялардың турақты .

X өсінің оң мәндері  бағытыңда өтетін малекулалардың #, саны мен дәл осы уақытга  қарсы бағытга (солға қарай) өтетін моле-кулалардың N.. санының айырымына тең болатындығы анық:

 Мүндағы и' және ;/'-ауданшаның екі жағында молекулалардың концен-трациялары. п' және n" шамаларыныңмәндеріА' өсінің бойында молекула-лардың өзара соқтығысулары әсерінен езгереді. Сондықтан қарастырылып отырган ауданшаға молекулалар концентрацияның осының алдындағана өткен соқтығысулардан кейін қалыптасқан п' жоне п" мөндерімен жетеді. Сон-дықтанда,біз гі және п" дегендерімІздіауданшаныңекіжағыбойыншаодан

n жердегі бірлік көлемдегі молекулалар саны деп қарастырамыз. Демек, диффузиялық ағын

 болады. Бүл орнек Л өте аз болатын кезде жақсы орындалады. Сонымен, диффузиялық ағын үшін

 Ауданшаның 1 см2~\ арқылы  өтіп жаткан молекулалардың санын қалай анықтауға болады? Егер молекулалар X осі бағытында бірдей жылдамдық-пен қозғалатын болса, онда 1 с ішінде 1 смг ауданша арқылы өтетін молеку-

 лалар саны «у болған  болар еді, мүндағы п- бірлІк  көлемдегі молекулалар саны. Одан орі, молекулалардың жылулық жылдамдықтары өзара перпенди-куляр үш бағытгар бойынша біркелкі таралған деп аламыз. Сонда бІрлІк көлем-дегі барлық молекулалардың 1/3-і X өс\ бағытында қозғалады, дөлірек айт-сақ олардың жартысы ғана X есІнІң оң бағытында, яғни ауданшаға қарай, ал екінші жартысы осы кезде кері бағытта - ауданшадан қозғалады.

 Демек, 5 ауданшаның 1 см2-ыи 1 с ішінде солдан оңға қарай  кесіп өтетін

 молекулалардың саны #, жәнееолауданшаныоңнансолғақарайкесіпөтетін молекулалардың Ы2 саны төмендегіше анықталады:

 немесе,тендіктіңекІжағындамолекуланың т массасына көбейтетш бол-сақ, онда

Mұны Фик заңымен салыстыратын  болсақ, онда диффузия коэффициенті  үшін мына мөнге келеміз: 

 Осы ернектен көріп отырғанымыздай, диффузия коэффициенті газдың қысымына керІ пропорционал (себебі Л ~ ]/р) жөне температураның квадрат

 түбіріне тура пропорционал болады екен.

7.4. Газдардың жылуөткізгіштігі

 Нгер газ біркелкі  қыздырылмаса, яғни бір бөлігінің темлературасы оның басқа бөлігінің температурасынан жоғары немесе төмең болатын болса, окда температураның теңесуі бақыланады: ыстығырақ болігі салқындайды, ал са-лқынырақ бөлігі қызады.

 Мүның газдың ыстығырақ  болігінен оның салқынырақ болігіне  жылу ағының болуымен байланысты  екендІгІ анық. Газда пайда болатын  мүндай жылу тасымалдану қүбылысы  жылуөткізгіштік деп аталады. Кезкелген дене-де, оның ішінде газда да, оз бетінше қалдыратын болсақ, жылуөткізгіштік температураның теңгерісуіне әкеп тірейді. Әрине бүл процесс стационарлық болмайды. Бірақ, температуралардың айрымын күштеп түрақты етіп үстап түратын кездер кездеседі.

 Жылуеткізгіштік процесін сипаттайтын

 заңцылықтарды тағайындау  үшін диффузи-яны қарастырған  кездегі тәрізді қарапайым жағдайдан бастаймыз.

X есі бойымен газдың  температурасы нүктеден нүктеге  өткенде взгеріп отыратын болсын, яғни температура X координапың функциясы болсын да, ал осы оске перпен-дикуляр жазықтықта температура түрақты болатын болсын

 Температураның X есі бойыидағы  өзгерісі температураның дТ/дх  градиен тімен сипатталады . Тем-пература градиентінің мағнасы бір нүктеден екінші нүктеге откен кездегі нүктелер арасы бірге тең болатын аралықтағы температураның озгерісі болып табылады. Диффузия процесі үшін концентрация градиентінің болуы қажеттігі тәрізді, жылуөткізгіштік пайда болу үшін температура градиентінің болуы міндетті түрде.

 Жылу ағыны дегеніміз  бірлік уақытта бірлік ауданнан  отіп жатқан жылу иолшері болып табылады.

 Жылу ағынының бағыты  температураның түсу бағытымен  бірдей бола-дьт, жылу ағыны  әрқашанда өзін тудырған температура градиентінің азаю бағытында бағытталған. Тәжірибе корсеткендей, жылу ағыны температура градиентіне пропорционал болады (Фурье заңы).

 коэффициенті деп аталады.  Соңғы орнектен көріп отырғанымыздай, ол сан мәні жағынан температура градиенті бірге тең болатын (1 Юм) кездегі жылу ағынына тең болады. Жылуөткізгіштік коэффициентінің өлшем бірілігі ХЖ деДж/м.сК немесе ВгпІм.К.

 Жылуөткізгіштік коэффнциенті.Газмолекулаларыныңжылулыққоз-ғалысының арқасында газ алып түрған көлемнің кезкелген қимасын молеку-лалар кесіп өтіп жатады. Тағы да откендегідей, өне бойында температура түрақты етіліп үсталып отыратынХосіне нерпендикуляр орналасқан қайсыбір 5 ауданшаны карастырайық Тх > Т2 болады деп аламыз.

S ауданша арқылы молекулалар  солдан оңға қарай да, оңнан  солға қарай да отіп жатады жәнс, егер қысым газдың барлық жерлерінде бірдей болса, онда 1 с ішінде S ауданшаның бірлік ауданын сол жақтан да, оң жақтан да кесіп өтіп жатқан молекула-лар санының бірдей болатындығы анық. Бірак, сол жактан келе жатқан молекула-лардың энергиясы оң жақтан келе жатқан молекулалардың энергиясына қарағанда артығырақ болады, себебі олар температу-расы жоғары облыстан келіп жатыр. Сон-лыктан солдан онға қарай бағытталған

 жылу ағыны пайда болады, оның шамасы молекулалардың сол жақтан жоне оң жақтан тасымалдап жатқан энергияларының айырымына тең болады.

S ауданшага сол жақтан  келетін молекулалар оған жетер  алдындағы соңғы соқтығысуы кезіндегі энергиясымен келеді. Түрліше молекулалардың еркін ету жолдары түрліше болатын болса да, ауданшаға келетін молекулалардың барлық соңғы соқтығысуды одан еркін өтудің орташа X үзындығьша тең қашықтықта оттІ деп аламыз. Осыған сәйкес ауданшаға сол жақтан жеткен

 Дәл осылай, оң жақтан келетін молекулалардың алып отетін энергиясы да

 Демек, 1 cм2 ауданшадан I с Ішінде тасымалданатын қорытқы  энергия 

 Оолады, мүндағы IIх  және і/2 бір-бірінен 2Л қашықтықта орналасқан нүкте-лердегі T" және Т" температураларға сөйкес келетін бір молекуланың орташа энергиясьшың мәндері.

 Бір молекуланың ц  орташа энергиясы температураға  төуелді жөне оны газдың С„ жылусыйымдылығы аркьілы өрнектеуге болады.

 Сондықтан жазылған  өрнекті төмендегіше жазуға болады:

 Шындығында да, молекуланың  орташа энергиясы (/ /2) кТ мүндағы  / -еркіндік дәрежелер саиы. Екінші жағынан, газдың молдік жылу сыйымды-лығы мүндағы Nо - Авогадро саны. Демек,

 Ауданшаның екІ жағында  қашықтықта орналасқан нүктелердегі  тем-пературалардың ' айырымын температураньгң  градиентінен жеңіл анык-тауға болады;

 себебі температураның  градиенті дегеніміз бірлік узындыққа келетін температураның өзгерісІ ғой. Минус таңбасы х артқан кезде Гтемпераnураның темендейтіндігін корсетеді. Осыдан:

(өрнектерді өзара салыстыра  отырып, жылуөтк Ізгіштік коэффициенті үшін мына өрнекке келеміз:

 т- бір молекуланың массасы, овда осы орнекті былай көшіріп жазуға болады:

 мүндағы р = тп-газдьіңтығыздығы.

7.5. Газдардың түтқырлығы (ішкі кедергі)

 Газдардың түткырлығы (мүны сүйықтар жайлы да айтуға  болады) дегеніміз газдың түрліше  қабаггары ның қозғалыс жылдамдықтарының теңгерісу қаси-еті болып табылады. Газдың түрліше жылдамдықтардағы Іргелес қабаттары-ның жылдамдықтарының теңесуі газдың үлкенірек жылдамдықтағы қабаты-нан азырақ жылдамдықпен қозғалатын қабатына импульс тасымалдаудың әсерінен болады.

 Егер сырткы күштер  түрліше қабаттардың қоз-ғалыс жылдамдықтарының айырымының түрақ-тылығын қамтамасыз ете алатын болса, онда қабаттан қабатқа импульс ағыны да түрақты (ста-ционар) болады, әрі бүл агын жылдамдықтың түсу бағытында бағытгалады.

 Газ түтіктің бойымен аққан кезде түрліше кабат-тардың жылдамдықтары суретге көрсетілгендей болады, онда тілшіктер газдың қозғалыс жылдамдығының векторлары болып табылады. Ең үлкен жылдамдық ортада, түтіктІң өсіне тақау жерлерде болады да, ал түтіктің қабырғасына жуыкталған сай-ын жылдамдыктар азайып, ақыры, түтіктің қабырғасына такау қаоат тыныштықта болады.

 Мүндаи ағыс кезінде  импульс жылдамдығы максимал  болатын газдың орталық қабатынан  баяуырақ қозғалатын қабатта-рға қарай беріледі. Бүл процесс кезІнде импульс өзгеретін болғандыктан, газ-дың бүл ағыны оған сырткы күш әсер ететін секілді өтеді (ішкі үйкеліс күші).

 Импульс тасымалдауды  да сан-дық жағынан жылуөткізгіштік ке-зіндегі энергияның тасьшалдануы тәрізді қарастыруға болады.

 Газдыц қозғалыс жылдамдығы-ның езгерісі бұл жағдайда газдың қозғалыс жыддамдығы бағытын пер-пендикуляр болатын X өсІнің багы-тында ететІн болсын (7.9-сурет).

 л осше перпендикуляр  оағыл а қозғалыс жылдамдығы барлық ңүктелерде бірдей болады. Бүл дегекіміз V жылдамдық тек .т координаттың ғана функци-ясы болып табылады деген соз. Онда, тожірибе корсеткендей, I с ішінде х осі-не перпендикуляр орналасқан I си2 қима арқылы алынып отілетІн Zимпульс

 теңдеуімен анықталады, мұндағы dv/dx - жылдамдықтың осы  остің бойындағы езгеріс жылдамдығын  сипаттайды. Минус таңбасы ампульстың  жылдамдықтың төмендеу бағытында  тасымалданатындығын көрсетеді. 

 η коэффициент тутқырлық  немесе газдың ішкі кедергісі  коэффициентІ деп аталады, ол  да, диффузия коэффициенті және  жылуөткізгіштІк коэффи-циеитІ тәрІзді  газдың қасиеттеріне тәуелді  болады. (бұл коэффициент кейде  динамикалық түтқырлық коэффициенті деп атала-ды да, ал ;// р қатынасымен анықталатын козффициентті кинематнкалық түтқырлық коэффициенті деп атайды, мұндағы р - газдың тығыздығы.

 Түтқырлық коэффициеиті  бірлік уақытта I см1 қима арқылы  жылдамдық-тың бірлік градиенті кезінде тасымалданатын импульске тең болады. С//дегі түтқырлықтың өлшем бірілігі 1 кгім. с= 1 Па.с.

 Газдардың түтқырлық коэффициентін есептеп шығару. Егерғаз қайсы-бІр у жылдамдыкпен ағып жатса, онда оның барлық молекулалары-ның олардьщ жылулық қозғалысы жьшдамдығына үстеме осындай жылдам-дығыныңболатындығы. Демек, өрбір молекуланың барлық молекулалар үшін бірдей бағытталған ту импульсы болады. Кобіне газдың ағын жылдамдығы оның молекулаларынын жылулық қозғалысының орташа жылдамдығынан көш кішІ болады.

 Газдың ағыс жылдамдығына  параллель, демек, ішпульсты тасымалдау  ба-ғытына перпендикуляр ориаласқан S ауданшаны қарастырайық .

 Газдың ағын жылдамдығы Хөсі бағы-тында төмендейтін болсын, яғни аудан-шаның оң жағында ағыс жыддамдығы оның сол жағындағыға қарағанда төме-нірек. Газдың екі қабаттарының ара-сындағы молекулалар алмасудың арқ-асында (мүндай алмасулар молекула-лардың жылулық қозғалысының әсер-інен болады) бүл айырмашылық төмен-дейді. 5 ауданшаның оң жағындағы молекулалар сол жақтан келген жыл-дамдықтары жоғарырақ болатын демек, импульстері жоғарырақ молекулалармен алмасады. Осы молекулалардың осыған дейІн ,S ауданшаның оң жағында болған молекулалармен соқтығысу-лары кезінде, агыстың үлкен жылдамдығы оң жақта болған барлық молекула-ларға таралып, осы қабаттың ағыс жылдамдығы, демек, импульсы артады, ал S ауданшаның сол жағындағы газ кдбатының импульсы төмендейді.

 Басқаша айтқанда, жылулық  қозғалыстың арқасында пайда болатын мо-лекулалар алмасу газдың түрліше қабаттарының ағыс жылдамдықтарының теңгерісуіне әкеп тірейді. Газ ағысындағы бір қабатган екінші қабатқаХөсінІң бағытында импульс тасымалдау механизмі осындай болып табылады.

S ауданшаның бірлік ауданы  арқылы бірлік уақытта тасымалданатын  импульс ағынының , шамасы S ауданшаны солдан оңға және оңнан солға кесіп отетін молекулалардың алып өтетін Ц және һг импульстерінің айрымымен анықталады. Молекулалардың солдан оңға қарай алып өтетін Ц им-пульсы бір молекуланың импульсын бІрлік уақытга бірлік ауданды кесіп өтетін молекулалар санына көбейткенге тең болады. Бүл молекулалар саны (1/6) ПУ болады (и-бірлік көлемдегі молекулалар саны, Vу-молекуланың жылулық қозғалысының орташа жылдамдығы). Жеке молекуланың S ауданды кесіп өткен кезде алып өтетін импульсы оның ауданшаны кесіп өтердің алдындағы соқтығысу кезіндегі импульсы, яғни оның S ауданшадан Δ орташа еркін өту жолына тең қашықтыктағы импульсы болып табылады.

 Егер газдың ағыс  жылдамдығы Җ ауданшаның сол  жағынан Д қашык-тықта у' болса,  онда молекуланың газдың ағыс  жылдамдығына байланысты импульсы  ПІҮ' болады (ш-молекуланың массасы). Сонымен: